2.6. Содержание отчета

Отчет по работе № 3 должен содержать:

1. домашнее задание;

2. схемы исследуемых каскадов( используются из работы №1);

3. АЧХ по п.п. 1 и 2 на одном графике;

4. АЧХ по п.п. 2 и 3 на одном графике;

5. результаты измерений искажений по п.п. 46;

6. АЧХ по п.п. 1,8,9,10 на одном графике;

7. анализ и краткие выводы по каждой группе измерений к работе в целом.

59

2.7. Контрольные вопросы

1. Что является причиной и от чего зависит явление частотных искажений в области верхних частот?

2. То же, в области нижних частот.

3. Как скажется изменение величины сопротивления нагрузки на частотные искажения?

4. Как влияет сопротивление источника сигнала на АЧХ усилителя?

5. Что является основным ограничением полосы пропускания в каскадах с ОЭ?

6. Почему для построения широкополосных усилителей используются каскады ОБ?

7. Почему в каскадах ОБ важно иметь короткозамкнутую цепь базы?

8. Каковы особенности частотных искажений каскадов ОК?

9. Почему в каскаде на полевом транзисторе емкости разделительных и блокировочного конденсаторов значительно меньше, чем аналогичных конденсаторов в каскадах на биполярных транзисторах?

Приложение.

Расчёт электрических параметров БПТ по переменному току при всех способах его включения в схему на основе

Н – параметров для схемы с ОЭ (точные соотношения)

Схема каскада с ОЭ

, , , ,

60

Схема каскада с ОБ

,

, ,

Схема каскада с ОK

, ,

, ,

Расчёт электрических параметров БПТ по переменному току при всех способах его включения в схему на основе физических параметров транзистора

Схема каскада с ОЭ

, ,

,

61

Схема каскада с ОБ

, ,

, ,

.

Схема каскада с ОК

, ,

, ,

Расчёт электрических параметров БПТ по переменному току при всех способах его включения в схему на основе Н – параметров для схемы с ОЭ (приближённые соотношения)

Схема каскада с ОЭ

, ≈ β, ≈ h_11Э, ,

62

Схема каскада с ОБ

, , ,

,

Схема каскада с ОК

≈ α, - (1+β), ,

, .

Лабораторная работа № 4

Исследование влияния ООС на параметры аналогового каскада на БПТ

1. Цель работы:

Целью работы является исследование влияния различных видов отрицательной обратной cвязи на параметры и характеристики тран­зисторных каскадов.

2. Домашнее задание

Изучить теоретические разделы курса [I , с. 47-67] ,[2, с. 52-75] или [3, с. 60-66], соответствующий материал, рассмотренный на лекциях и практических занятиях. Ознакомиться с содержанием и методикой выполнения лабораторной работы по данному руководству, изучить схемы исследуемых каскадов. Выполнить следующие расчеты.

1. Используя теоретические и экспериментальные данные лабораторных работ № 3 или № 2, рассчитать коэффициент усиления К_U , входное R_ВХ и выходное сопротивление R_ВЫХ базового каскада с 0Э (рис.3.2), охваченного отрицательной обрат­ной связью Y- типа. Если этих данных у Вас нет, то возьмите данные, представленные ниже: сопротивление обратной Y

63

связи R_OS = Г,N кOм. Параметры транзистора: r_в = ( Г - 0,SN) кОм; r_э = 0, 6N кОм; h_21э= ГN0, r_K = Г, N Mom. Номиналы элементов схемы: R_э = 0; R_к= N,S кОм; R_B2 = (5 + N) кОм; R_B1 = 9NкОм; R_н = N,Г кОм; R_ист = S0 Ом.

2. Рассчитать коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление каскада 0Э (рис.1.6,а), охваченного отрицательной обрат­ной связью Z – типа (для S – чётных) или Н – типа (для S – чётных), (Рис. 3.3).

(R_Э = 0,Г от R_К – элемент обратной Z связи); (R_Э = 0,(N – Г) от R_К – элемент обратной H связи; R_K = 0,S кОм), (Рис. 3.4).

3. Подготовить таблицы для записи измерений и графики для построений частотных характеристик с логарифмическим масштабом частоты.

3.ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Обратной связью называют связь между цепями усилителя, по­средством которой усиливаемый сигнал передается в направлении, обратном нормальному, т. е. не из предыдущих каскадов и цепей в последующие, а, наоборот, от конца усилителя к его началу (рис. 1). Обратная связь может появиться в усилителе по трем причинам:

1) из-за физических свойств и устройства усилительных элементов (внутренняя обратная связь);

Рис. 3.1. Усилитель с обратной связью.

Схема электрическая структурная

2) из-за введения в схему специальных цепей (внешняя обратная связь);

3) вследствие паразитных емкостных, индуктивных и других связей, создающих пути для обратной передачи сигнала (паразит­ные обратные связи¹).

Все виды обратной связи могут очень сильно изменять свойст­ва усилителя. Как внутренними, так и паразитными связями нель­зя управлять, и они нередко изменяют свойства усилителя в нежелательном направлении, например, приводят к самовозбужде­нию усилителя. Внешняя же обратная

64

связь легко управляема, и ее вводят для улучшения свойств усилителя: повышения стабиль­ности коэффициента усиления, снижения искажений всех видов, уменьшения собственных помех и т. д.

Рис. 3.2. Виды обратной связи:

а — однопетлевая; б — двухпетлевая с независимыми петлями; в — многопетлевая с местной петлей

Замкнутый контур, образуемый цепью обратной связи и час­тью схемы усилителя, к которой эта цепь присоединена, называ­ют петлей обратной связи. Если в усилителе имеется только одна петля обратной связи, связь называют однопетлевой или одноканальной (рис. 3.2.а), если петель несколько, обратную связь на­зывают многопетлевой или многоканальной (рис. 3.2.6 и в). Связь, охватывающую один 'каскад усилителя, нередко называют местной обратной связью (рис. 3.2.в).

Цепь обратной связи (ОС) можно присоединить к входу и вы­ходу схемы разными способами. Если цепь ОС присоединить к вы­ходу схемы параллельно нагрузке, то напряжение обратной связи будет пропорционально напряжению на нагрузке; такую обратную связь называют обратной связью по напряжению (рис. 2.а). Если же цепь обратной связи присоединить к выходу устройства после­довательно с нагрузкой, «напряжение ОС связи будет пропорцио­нально току :в нагрузке и обратную связь называют обратной связью по току - (рис. 3.2.6). Если в схеме осуществлена комбина­ция обоих способов (рис. 3.2.3.3в), связь называют комбинированной по выходу или смешанной по выходу обратной связью.

Обратную связь называют положительной, если ее (напряжение находится точно в фазе с ЭДС «источника сигнала, подводимой ко входу устройства, 65

и складывается с последней, увеличивая таким образом (напряжение сигнала на входе. Если же напряжение об­ратной связи находится точно в протавофазе с ЭДС источника сигнала, а следовательно, вычитается из нее, уменьшая сигнал на входе, обратную связь называют отрицательной. При сдвиге фаз между напряжением обратной связи и ЭДС источника сигнала, отличающимся от 0° и от 180°, обратную связь называют комплекс­ной.

Если отношение напряжения на выходе цепи обратной связи к напряжению на ее входе от частоты не зависит (цепь обратной связи не содержит индуктивностей и емкостей), обратную связь называют частотно-независимой, если же указанное отношение на­пряжений от частоты зависит, связь называют частотно-зависимой.

Рис. 3.3. Простейшие способы введения обрат­ной связи:

а — последовательная; б. — параллельная; в — смешанная по входу

Для удовлетворения всех тех многочисленных и сложных требо­ваний, которые предъявляются к современной радиоэлектронной схе­ме, и обеспечения её инвариантности к любым воздействиям, кроме входного, широко используется отрицательная обратная связь. Смысл её заключается в том, что выходной сигнал взятый в опре­деленном масштабе, сравнивается с преобразуемым исходным сигна­лом, и на вход устройства подается разность этих величин. При этом принципиально меняется функциональное назначение самого усилителя в схеме (хотя назначение всей схемы в целом остается преж­ним), а именно - усилитель становится элементом, входной сигнал которого сигнализирует только об отклонении сигнала обратной связи от входного, преобразуемого сигнала.

Существует четыре основных вида обратной связи, отличающихся способом снятия с выхода и способом подачи на вход напряжения об­ратной связи (рис.3.1):

1) параллельная по напряжению ( Y- связь), где напряжение обратной связи пропорционально выходному напряжению и подается на вход параллельно;

66

2) последовательная по току (Z- связь), где напряжение об­ратной связи пропорционально выходному току и подается на вход последовательно;

3) последовательная по напряжению (H- связь);

4) параллельная по току (G или К - связь).

Применяется также комбинированная обратная связь

В зависимости от того, как соотносятся между собой фазы входного напряжения U_вх и напряжения обратной связи U_в различают положительную и отрицательную обратные связи. Так, если U_вх и U_в находятся в фазе, то обратная связь положительная, а если в противофазе - отрицательная. В линейных радиоэлектронных устройствах, в частности усилителях, применяется, как правило, отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления схемы с отрицательной обратной связью равен:

(3.1)